항공기 엔진 불량잡고 땅꺼짐 막고…만능해결사 '디지털 트윈'

[테크업팩토리]제조·도시 등 다양한 분야 접목…"관련 요소·연관기술 확보한 벤처·스타트업에 큰 기회"

두산중공업과 마이크로소프트(MS)의 탐라 풍력발전소 디지털 트윈 파일럿 프로그램을 설명한 프리젠테이션(PPT) 일부/자료=두산중공업·MS

#VR(가상현실) 속에 제주시 한경면 탐라해상풍력발전단지가 나타난다. 바다 위로 높이 80m에 달하는 하얀 풍력발전기들이 띄엄띄엄 떨어져 있다. 두산중공업이 운영 중인 해상풍력발전기를 가상의 세계 속에 그대로 옮겨놓은 것이다. 여기에 발전기의 과거 상황과 사물인터넷(IoT) 등을 통해 수집한 실시간 상태 데이터, 수년 간 축적된 기상 정보 등이 입력되자 일정 기간 전력 생산량 추정치, 고장 발생 가능성과 위치 등이 표시된다. 이는 최근 두산중공업과 마이크로소프트(MS)가 공개한 탐라 풍력발전소 '디지털 트윈' 파일럿 프로그램이다. 국내 해상풍력 발전시설은 고장이 잦은 편이다. 날개 하나에 직경 100m가 넘는 풍력발전기를 이전에는 전문가가 직접 올라가 내부를 전부 뜯어 작동 중단 원인을 확인했다면 지금은 컴퓨터 모니터상에서 디지털 트윈 기술을 통해 간단히 확인할 수 있다.

무엇이든 복제하는 디지털 트윈 기술 시장이 창업기업들의 주요 공략처로 떠오른다. 이는 현실의 실제 사물을 가상세계에 쌍둥이와 같이 동일하게 구현하고, 이를 실시간 제어 및 사고 예방 등에 활용하는 기술을 말한다. 전문가들에 따르면 디지털 트윈은 특정 장비·설비를 가상세계와 연동·동기화한, 현재 개발·보급되는 기술이라면 최근 새롭게 등장한 '메타버스'는 장비·설비뿐 아니라 작업자 등 조업 환경 전체를 디지털화한 확장된 미래 기술 개념이란 점에서 차이가 있다.

항공기 엔진 장애 97% 예방하고, 용광로 생산성 5% 개선

특히 제조업은 다른 산업에 비해 디지털 트윈 기술에 대한 수용성이 높아 초기 수혜업종으로 꼽힌다. 현재는 항공기 엔진처럼 맞춤 제작이 필요한 분야에서 먼저 도입 중이다. 롤스로이스는 디지털 트윈을 통해 항공기 엔진에서 발생하는 장애 중 97%를 예방하고, 유지·보수 비용을 30% 절감한 바 있다.

포스코도 포항제철소 제2고로에 디지털 트윈 기술을 접목, 기존보다 연간 8만5000톤(t)의 용선(쇳물)을 추가로 뿜어내는 등 생산성을 5% 이상 개선했다. 관계자는 "용광로 내외부 연소 상태, 통기성 정보를 센서를 통해 수집하고, 디지털 트윈으로 분석해 용광로의 쇳물을 최적의 상태로 제어한다"고 설명했다. 김영훈 포스코경영연구원 수석연구원은 "향후 10년간 제조업은 디지털 트윈의 가장 큰 수혜산업이 될 것이며 이후 스마트시티, 자율자동차, 헬스케어 등 전 산업으로 확산될 것"이라고 전망했다.

사진 상단은 실제 도시모습, 하단은 버추얼 싱가포르에서 구현한 해당 도시의 가상이미지/자료=버추얼 싱가포르 플랫폼 갭쳐

신도시 인허가 정책에도 활용

디지털 트윈은 고도화된 도시 행정을 구현하는데도 쓰인다. 대표적 사례로 '버추얼 싱가포르'가 있다. 싱가포르연구재단이 2016년부터 대략 1000억원을 들여 도시 전체를 3차원으로 구현한 도시 시뮬레이션 플랫폼이다. 이는 신도시 건설 시 다른 건물의 일조량, 온도에 미칠 영향 등을 예측해 인허가 정책에 활용한다. 우리나라에도 '디지털 트윈 시티' 과제가 한창 추진 중이다. 세종시의 경우 지하 공동구 전 구간을 디지털 트윈으로 구축해 이상 징후를 사전에 감지하고, 싱크홀(땅꺼짐) 등 안전사고를 예방하는 시스템을 마련했다.

정부 '한국판 뉴딜 10대 과제' 선정…디지털트윈 프롭테크 업체 러브콜 쇄도

정부는 한국판 뉴딜 종합계획 10대 과제 중 하나로 디지털 트윈을 선정하고 , 2025년까지 약 1조8000억원을 투입한다는 계획이다. 그 일환으로 과학기술정보통신부는 올 하반기 '5G(5세대 이동통신) 기반 디지털 트윈 공공선도' 사업에 125억원을 투입한다. 인천 남촌농산물도매시장, 안양 종합운동장 등에 디지털 트윈 기반 안전·감염병 관리시스템 등을 개발·실증하는 내용이다.


이런 시장 흐름에 맞춰 디지털 트윈 기술을 확보한 프롭테크(부동산 기술) 스타트업·벤처에 러브콜이 쏟아지고 있다. 최근 호반건설은 도시·건물 3D 가상화 모델링을 기반으로 스마트시티·빌딩 통합관제 솔루션을 제공하는 플럭시티와 투자 약정과 업무 협약을 맺었다.

디지털 트윈 시장의 전망은 밝다. 시장조사기관 마켓앤마켓은 디지털트윈이 제조·건설에 이어 유통·의료·농업·금융 등으로 확산되면서 오는 2025년 시장규모가 358억 달러(약 40조원)에 이를 것이라고 전망했다.

서명배 한국건설기술연구원 선임연구위원은 "디지털 트윈을 다양한 수요처에서 활용하기 위해선 각종 실시간 데이터를 지속적으로 수집할 수 있는 체계를 갖추는 게 중요하다"면서 "앞으로 3차원 모델링, IoT 센서, 클라우드, 빅데이터 등 디지털 트윈 관련 핵심·연관 기술을 개발하는 기술 벤처·스타트업에 큰 기회가 올 것"이라고 강조했다.

디지털 트윈 시티에 대해 설명하고 있는 서명배 한국건설기술연구원 선임연구위원/사진=한국건설기술연구원